Gebiet der Erfindung
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie ein System gemäß Anspruch
9 und ein Verfahren gemäß Anspruch 15 zum Programmieren und Steuern eines Reinigungsroboters
in Abhängigkeit eines von der Vorrichtung abgegrenzten Bereichs einer zu reinigenden
Fläche und/oder eines Bodenbelags.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Reinigungsroboter, die Flächen abfahren und dabei absaugen, sind seit längerem bekannt.
Solche Reinigungsroboter, sind in der Lage, komplex gestaltete Flächen abzufahren
Dabei ist es wünschenswert, dass sie möglichst wenige Flächenteile mehrfach überfahren.
Gegenstände, die dem Reinigungsroboter im Wege stehen, werden von diesem möglichst
dicht umfahren, ohne den Gegenstand zu berühren oder diesen zu beschädigen. Herkömmliche
Reinigungsroboter, wie sie im Heimbereich verwendet werden, weisen ein Ansaugsystem
unterhalb oder seitlich vom Roboter auf, das von einem Motor angetrieben wird, sowie
eine Staubabscheidekammer und einen nachgeschalteten Abluftfilter zum Austritt der
angesaugten gereinigten Luft.
[0003] Darüber hinaus verfügt ein Reinigungsroboter über einen Motor zur Fortbewegung und
Lenkung auf der zu reinigenden Fläche. Ferner verfügt ein solcher Reinigungsroboter
über diverse Sensoren, mit deren Hilfe er Hindernisse erkennt und/oder mit deren Hilfe
er sich innerhalb eines Raumes orientieren und auf diese Weise beim autonomen Fortbewegen
navigieren kann.
[0004] Die Steuerung erfolgt mittels einer dem Reinigungsroboter zugeordneten Verarbeitungseinheit,
die mittels vorgegebenen Algorithmen eine Flächenbearbeitung und Orientierung im Raum
ermöglicht. Die Qualität der Flächenbearbeitung hängt somit im Wesentlichen von der
Qualität der Algorithmen und der Qualität der Sensoren ab, die der Reinigungsroboter
verwendet. Dabei ist es von Bedeutung, dass der Reinigungsroboter erkennt oder ihm
beigebracht werden kann, welche Bereiche speziell behandelt werden sollen, in anderen
Worten, welche Bereiche nicht angefahren werden sollen, welche Bereiche besonders
intensiv gereinigt werden müssen und in welchen Bereichen Hindernisse vorliegen, denen
der Reinigungsroboter besondere Aufmerksamkeit schenken muss. Dazu gehören beispielsweise
Stufen, die, wenn sie nicht erkannt werden, ein unüberwindbares Hindernis darstellen
können oder dazu führen, dass sich der Reinigungsroboter festfährt oder navigationsunfähig
wird.
[0005] Die zur Erfüllung der Reinigungsaufgaben benötigte Rechenleistung kann je nach Technologie
und Einsatzziel sehr aufwändig und teuer werden, da dazu kostspielige Micro-Prozessoren
verwendet werden müssen und der Reinigungsroboter mit einer komplexen Software ausgestattet
werden muss. Damit kann sichergestellt werden, dass sich der Reinigungsroboter auch
auf Flächen zurechtfindet, auf denen kurzfristig ihm noch unbekannte Gegenstände oder
Hindernisse wie Möbelstücke oder Spielzeug begegnen, die er umfahren muss. Ein Reinigungsroboter
sollte demnach in der Lage sein, sich ständig neuen Anforderungen anzupassen, um Flächen-
beziehungsweise Bereichsänderungen der zu reinigenden Fläche entsprechend Rechnung
tragen zu können. Dadurch, dass die notwendige Intelligenz und Sensorik im Reinigungsroboter
integriert werden muss, nimmt auch die Größe des Reinigungsroboters selbst zu, was
wiederum zu Einschränkungen bei der Verwendung des Reinigungsroboters führt, da dieser
aufgrund seiner Größe nicht mehr alle Bereiche der zu reinigenden Fläche anfahren
kann. Somit haben sich herkömmliche Konzepte als ungenügend oder zu teuer erwiesen,
was bis heute einer breiten Durchsetzung von Reinigungsrobotern auf dem Markt entgegensteht.
[0006] Um bei herkömmlichen Reinigungsrobotern Bereiche abzugrenzen, die nicht angefahren
werden sollen, gibt es aktuell diverse technische Möglichkeiten, wie beispielsweise
Magnetstreifen oder Infrarot-Leuchttürme, die wie virtuelle Wände zur Eingrenzung
oder Abgrenzung eines Wirkungsbereichs des Reinigungsroboters funktionieren. Des Weiteren
sind spezielle Teppiche bekannt, deren Boden schlecht reflektierend ist, um von speziellen
Sensoren als Absturz erkannt oder eingestuft zu werden und dadurch den Wirkungsbereich
des Reinigungsroboters einschränken.
[0007] Darüber hinaus können herkömmliche Reinigungsroboter mit vorstehend genannten Hilfsmitteln
"eingesperrt" werden, um eingegrenzte Bereiche besonders intensiv zu reinigen. Einige
der Reinigungsroboter bieten eine so genannte "Spot-Reinigung" dafür an, die bisher
jedoch nur um den aktuellen Roboterstandort gestartet werden kann. Andere Lösungen
erlauben es eine Spot-Reinigung über eine App mit Hilfe eines Tablets einzugeben.
Die vorstehend genannten Lösungen zur Eingrenzung des Wirkungsbereichs des Reinigungsroboters
sind arbeitsaufwändig, umständlich und damit teuer in der Anschaffung und Wartung.
Darüber hinaus nehmen die oben genannten Eingrenzungsmittel auch selbst Raum in Anspruch,
sowohl bei ihrer Verwendung als auch danach, wenn sie verstaut oder gelagert werden
müssen.
[0008] In der Druckschrift
DE 10 2009 059 215 A1 wird eine Möglichkeit offenbart, mit welcher der Benutzer einem Gerät eine Stelle
in der Wohnung oder in einem Raum mit einem optischen Signal, beispielsweise in Form
eines Lichtstrahls, weiter beispielsweise mittels eines Laser-Pointers zeigt, woraufhin
das Gerät zu dieser Position verfährt oder sich diese Position merkt und gegebenenfalls
zeitversetzt an diese Position verfährt. Das Gerät weist ein lichtempfindliches Bauteil
auf, wobei die Zielführung mittels eines Lichtstrahls einer Lichtquelle vorgenommen
wird, der auf einen vom Gerät entfernten Bereich des Bodens gerichtet wird, wobei
reflektierte Anteile des Lichtes von dem Gerät zur Zielführung verarbeitet werden.
[0009] Eine weitere Lösung wird in der Druckschrift
EP 1 515 210 A2 offenbart, bei der auch mittels eines Laser-Pointers eine Lichtspur bzw. Eckpunkte
eines zu reinigenden Bodenbereichs abgegrenzt werden. Anhand von reflektierenden Anteilen
des LaserStrahles, die an einen Empfänger einer Steuerungseinheit eines Reinigungsroboters
übermittelt werden, kann der Reinigungsroboter den zu reinigenden Boden orten.
Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung bzw. ein System
zur Eingabe von Anweisungen an einen Reinigungsroboter bereitzustellen, das intuitiv,
interaktiv und somit benutzerfreundlicher zu bedienen ist und gleichzeitig bei hoher
Effektivität und Effizienz kostengünstiger herstellbar ist. Des Weiteren ist eine
Aufgabe der Erfindung, ein zuverlässiges und flexibles Verfahren zum Steuern und Programmieren
eines Reinigungsroboters bereitzustellen.
Erfindungsgemäße Lösung
[0011] Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt mittels einer Teach-In-Vorrichtung für
einen Reinigungsroboter gemäß Anspruch 1. Die erfindungsgemäße Teach-In-Vorrichtung
umfasst dabei ein Gehäuse, eine Signaleinrichtung, die in dem Gehäuse angeordnet und
eingerichtet ist, vorbestimmte Daten-Signale auszusenden, die von einer Empfangseinrichtung
eines Reinigungsroboters empfangen werden können, und eine Steuerungseinrichtung,
die in dem Gehäuse angeordnet und eingerichtet ist, die vorbestimmten Daten-Signale
der Signaleinrichtung einzustellen, beziehungsweise auszuwählen. Um eine gezielte
Auslösung der Daten-Signale zu gestatten umfasst die Teach-In-Vorrichtung einen Bodensensor,
der eingerichtet ist, die Signaleinrichtung zu aktivieren oder deren Zustand zu ändern,
wenn der Bodensensor einen Berührung zum Boden hatoder den Boden berührt bzw. diesen
abtastet. Dadurch erfolgt eine Übertragung der Daten-Signale gezielt, wenn ein bestimmter
Bereich oder Bodenabschnitts mittels der Teach-In-Vorrichtung abgegrenzt wird, beziehungsweise
abgetastet wird. Beim Abtasten beziehungsweise Abgrenzen des Bereichs ist die Teach-In-Vorrichtung
vorwiegend in Berührung mit dem Boden, d.h., dass kurze berührungslose Momente durch
eine Latenzzeit der Reaktionszeit der Teach-In-Einrichtung überbrückt werden können.
Darüber hinaus ist es auf einfache Art und Weise möglich, mit der Teach-In-Vorrichtung
Bereiche derart aufzuzeichnen bzw. abzugrenzen, dass Schnittflächen gebildet werden
können, die angeben bzw. vorgegeben in welcher Richtung beispielsweise ein Teppich
aufgefahren werden soll, um Fransen zu vermeiden oder wo sich Türschwellen befinden,
um an solchen Stellen die Hinderniserkennung eines Reinigungsroboters schwächer einzustellen
und dessen Steigfähigkeit zu erhöhen. Folglich ist die Teach-In-Vorrichtung wesentlich
flexibler einsetzbar als herkömmliche Abgrenzungs- oder Eingrenzungsmöglichkeiten.
[0012] Berühren wird im Sinne der Erfindung verstanden als etwas, das mit dem Äußeren seines
Körpers absichtlich mit etwas Fassbarem in Berührung kommt. Vorliegend berührt der
Bodensensor mit seinem Äußeren den Boden. Des Weiteren wird im Sinne der Erfindung
der Begriff Tasten als ein Versuch verstanden, Gegenstände einer Umgebung - im vorliegenden
Fall den Boden - durch Berühren wahrzunehmen.
[0013] Mittels der Teach-In-Vorrichtung für den Reinigungsroboter ist es einem Benutzer
möglich intuitiv und interaktiv einen von einem Reinigungsroboter speziell zu berücksichtigenden
Wirkungsbereich ein- oder abzugrenzen und dadurch den Reinigungsroboter zu programmieren
bzw. zu steuern. Insbesondere wird mittels der Teach-In-Vorrichtung eine besonders
flexible Programmierung bzw. Steuerung des Reinigungsroboters möglich. Durch "Abgrenzen"
bzw. "Eingrenzen" eines bestimmten Bereichs wird im Sinne der Erfindung ein Aufzeichnen
bzw. Abtasten eine Umfangslinie einer Fläche auf einem zu reinigenden Boden mittels
der Teach-In-Vorrichtung verstanden. Dadurch können dem abgegrenzten Bereich zusätzlich
bestimmte Eigenschaften und Informationen zugeordnet werden, die anhand vorbestimmter
Daten-Signale an eine Empfangseinrichtung des Reinigungsroboters weitergegeben werden.
Diese Extra-Informationen und - Eigenschaften können mittels der Steuerungseinrichtung
der Teach-In-Vorrichtung eingestellt werden. Dadurch kann beispielsweise ein zu reinigender
Bereich abgegrenzt bzw. ein nicht zu reinigender Bereich ausgegrenzt werden. Ferner
kann eingestellt werden, ob der zu reinigende Bereich besonderes zu behandeln ist,
weil er beispielsweise stark verschmutzt ist oder einen bestimmten Bodenbelag aufweist,
der ein besonders Reinigungsprogramm erforderlich macht. Dabei ist die Anzahl der
mit der Teach-In-Vorrichtung abgegrenzten Flächenbereiche nicht limitiert oder festgelegt.
Eine Veränderung auf der abgegrenzten Fläche bzw. dem zu reinigenden Boden ist nicht
notwendig - wie dies beispielsweise bei Magnetbändern oder durch Aufstellen von Infrarot-Leuchttürmen
notwendig gewesen wäre. Die Programmierung erfolgt in der "realen Welt" anstatt zum
Beispiel auf einer Orts-Koordinaten-Karte eines Tablet-PCs.
[0014] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Teach-In-System mit einer Teach-In-Vorrichtung
und einem Reinigungsroboter, wobei der Reinigungsroboter umfasst: eine Ortungsvorrichtung
zum Lokalisieren bzw. Erfassen und Ermitteln von Orts-Koordinaten einer Teach-In-Vorrichtung,
zumindest eine Empfangseinrichtung, die eingerichtet ist, Daten-Signale der Teach-In-Vorrichtung
zu empfangen, einen Speicher zum Speichern von Daten-Signalen und/oder Orts-Koordinaten
der Teach-In-In-Vorrichtung, eine Verarbeitungseinheit zum Auswerten der Daten-Signale
und/oder der Orts-Koordinaten, und eine Steuerungsvorrichtung zur Zuordnung von Tätigkeiten
des Reinigungsroboters in Abhängigkeit der verarbeiteten Daten-Signale und/oder Orts-Koordinaten.
Mittels eines solchen Teach-In-Systems ist eine Programmierung und Steuerung eines
Reinigungsroboters besonders einfach. Die für die Teach-In-Vorrichtung geltenden Vorteile
sind in gleicher Weise auf das Teach-In-System zu übertragen.
[0015] Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Reinigungsroboters
eines Teach-In-Systems. Dabei identifiziert eine Empfangseinrichtung - z.B. eines
Reinigungsroboters - eine bestimmte Teach-In-Vorrichtung und empfängt Daten-Signale,
die von der bestimmten Teach-In-Vorrichtung bereitgestellt werden. Gleichzeitig werden
Orts-Koordinaten der Teach-In-Vorrichtung mittels einer Ortungsvorrichtung des Reinigungsroboters
zum Zeitpunkt des Empfangs der Daten-Signale erfasst und ermittelt. In einem anschließenden
Schritt erfolgt ein Zuordnen der Daten-Signale der Teach-In-Vorrichtung einer durchzuführenden
Tätigkeit an der von der Ortungsvorrichtung des Reinigungsroboters ermittelten Orts-Koordinaten
der Teach-In-Vorrichtung. Dadurch lässt sich auf einfache Weise einem bestimmten Bereich
einer zu reinigenden Fläche oder einem Bodenbelags ein bestimmtes Reinigungsprogramm
zuordnen und somit der Reinigungsroboter Programmieren und Steuern.
Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung
[0016] Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander
eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0017] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Teach-In-Vorrichtung sind die vorbestimmten
Daten-Signale optische Signale und/oder Funksignale. Mittels solcher Signale lassen
sich Daten schnell und zuverlässig übertragen, ohne audiovisuelle Irritationen bei
einem Benutzer oder weiteren unbeteiligten Personen hervorzurufen. Die Übertragung
erfolgt durch gerichtete oder ungerichtete elektromagnetische Wellen, wobei der Bereich
des genutzten Frequenzbands je nach Anwendung und verwendeter Technik von wenigen
Hertz bis hin zu mehreren 100 Tera Hertz - sichtbares Licht - variieren kann. Bekannte
Beispiele sind Bluetooth, WLAN, ZigBee, NFC, Wibree oder WiMAX im Radiofrequenzbereich
sowie IrDA und optischer Richtfunk, FSO im infraroten bzw. optischen Frequenzbereich.
[0018] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die optischen
Signale Infrarot- und/oder Laserstrahlen. Mittels solcher Strahlen können die gewünschten
Daten-Signale schnell und für das Auge nicht sichtbar übertragen werden. Darüber hinaus
erlauben sie eine hohe Daten-Dichte.
[0019] Vorteilhafterweise ist das Gehäuse der Teach-In-Vorrichtung zum Zweck der Übertragung
von Infrarot- und/oder Laserstrahlen zumindest teilweise lichtdurchlässig ausgebildet.
Beispielsweise ist es nicht notwendig, die Teach-In-Vorrichtung in irgendeiner bestimmten
Weise zu einem Empfänger des Signals zu orientieren, wenn die Teach-In-Vorrichtung
über ihren gesamten Umfang lichtdurchlässig ausgebildet ist. Beispielsweise als Teil
einer Mantelfläche eines zylinderförmig ausgebildeten Gehäuses der Teach-In-Vorrichtung,
wobei in radialer Richtung über den gesamten Umfang des zylinderförmigen Gehäuses
ein lichtdurchlässiges Material vorgesehen ist.
[0020] Um vorbestimmte Daten-Signale mit diversen zusätzlichen Informationen zu ergänzen,
ist die Steuerungseinrichtung eingerichtet, die vorbestimmten Daten-Signale manuell
und/oder automatisch einzustellen. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung in
Form eines Modus-Wahlschalters ausgeführt sein, mit dem manuell spezifische Reinigungs-Programme
und dergleichen ausgewählt werden können. Bei einer weiteren noch vorteilhafteren
Ausführungsform werden die Daten-Signale von der Steuerungseinrichtung automatisch
eingestellt. Dazu verfügt/umfasst die Teach-In-Vorrichtung beispielsweise über diverse
Sensoren, die eine automatische Auswahl der Daten-Signale auslösen.
[0021] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Teach-In-Vorrichtung umfasst der Bodensensor
einen Drucksensor und/oder einen optischen Sensor und/oder einen kapazitiven Sensor
und/oder einen induktiven Sensor. Je nach Art der Bodenbeschaffenheit oder der Anforderungen
an eine Programmierung des Reinigungsroboters kann der Bodensensor mit einem oder
mehreren Sensoren ausgerüstet sein. Dadurch kann die Teach-In-Vorrichtung selbstständig
eine Bodenbeschaffenheit, einen Grad der Verunreinigung des Bodens und so weiter feststellen.
Darüber hinaus ist es möglich, mit mindestens zwei Sensoren Plausibilitätskontrollen
durchzuführen, die hinsichtlich einer Bestimmung der Bodenbeschaffenheit oder eines
Verunreinigungsgrades des Reinigungsprogramms für den Reinigungsroboter getroffen
werden.
[0022] Vorzugsweise ist der Bodensensor als Taster und/oder Schalter ausgebildet, um beim
Berühren der Teach-In-Vorrichtung mit einem bestimmten Bodenbereich den Zustand der
Signaleinrichtung zu aktivieren oder zu ändern. Dadurch kann eine Übertragung der
Daten-Signale gezielt erfolgen und sichergestellt werden, wenn ein bestimmter Bereich
oder Bodenabschnitts mittels der Teach-In-Vorrichtung abgegrenzt oder abgetastet wird.
[0023] Beim Abtasten beziehungsweise Abgrenzen des Bereichs mit einem Bodensensor der als
Taster ausgebildet ist, ist die Teach-In-Vorrichtung vorwiegend in Berührung mit dem
Boden, d.h., dass kurze berührungslose Momente durch eine Latenzzeit der Reaktionszeit
der Teach-In-Einrichtung überbrückt werden können. Wenn allerdings größere Latenzzeiten
überbrückt werden müssen oder eine ununterbrochenen Berührung des Bodens mit dem Bodensensor
nicht erforderlich ist, beispielsweise dann wenn man einen Bodenbereich Ab- beziehungsweise
Eingrenzen will, der gleichbleibende Bodeneigenschaften hat, kann ein fester Schaltzustand
von Vorteil sein. Der Bodensensor kann demnach einzeln als Taster oder Schalter ausgebildet
sein oder als eine Taster-Schalter-Kombination, die wahlweise durch eine bestimmte
Druck- oder eine bestimmte Bedienungsweise der Teach-In-Vorrichtung ein- und wieder
aus-geschaltet werden kann.
[0024] Im Sinne der Erfindung bleibt ein Schalter nach seiner Betätigung stabil in seinem
Schaltzustand z. B. ein Rastschalter oder Wahl-Schalter der lediglich einen binären
Zustand einnehmen kann. Dagegen kehren Taster im Sinne der Erfindung nach Wegnahme
der Betätigung wieder in eine ursprüngliche Stellung beziehungsweise ihren ursprünglichen
Zustand zurück.
[0025] Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Teach-In-Vorrichtung weist
die Teach-In-Vorrichtung die Form eines Stifts auf. Dieser Stift kann in seinen Abmessungen
denen eines herkömmlichen Kugelschreibers entsprechen. Überdies ist er aufgrund seiner
Größe auch benutzerfreundlich zu tragen bzw. zu verwenden und kann, wenn er nicht
mehr gebraucht wird, leicht am Reinigungsroboter oder einer den Reinigungsroboter
aufnehmenden Basisstation angebracht oder darin verstaut werden.
[0026] Um die Benutzerfreundlichkeit zusätzlich zu erhöhen, kann die Teach-In-Vorrichtung
bzw. der Stift ein verlängerbares Element aufweisen, beispielsweise mit einer Teleskopschiene
versehen sein, wodurch er verlängerbar ist und dadurch vom Benutzer leichter zu verwenden
ist. Alternativ kann der Stift bzw. die Teach-In-Vorrichtung an einem Stab befestigt
sein.
[0027] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Teach-In-Systems umfasst die Ortungsvorrichtung
zumindest einen Richtungs- und einen Entfernungssensor. Um die Position des Teach-In-Systems
erfassen zu können, ist ein Richtungs- und ein Entfernungssensor ausreichend.
[0028] Bei einer weiteren Ausführungsform des Teach-In-Systems ist die Ortungsvorrichtung
zum Ermitteln der Position der Teach-In-Vorrichtung außerhalb des Reinigungsroboters
angeordnet. Eine solche Anordnung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Räumlichkeiten
stark verwinkelt sind und dadurch ein am Reinigungsroboter angeordnetes Ortungssystem
dem Benutzer nicht mehr folgen kann. Dieses gilt auch, wenn in dem Raum, in dem die
Bereiche mit einer Teach-In-Vorrichtung abgegrenzt werden, viele Hindernisse aufweist,
die eine direkte Kommunikation bzw. Ortung der Teach-In-In-Vorrichtung nicht mehr
zuverlässig ermöglicht/ermöglichen.
[0029] Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Teach-In-Systems ist die Ortungsvorrichtung
als Teil einer Navigationseinrichtung des Reinigungsroboters ausgebildet. Eine Navigationsvorrichtung
im Sinne der Erfindung ist ein technisches System, das mit Hilfe einer Positionsbestimmung
- im vorliegenden Fall mittels eines Richtungs- und Entfernungssensors eine Zielführung
zu einem gewählten Ort oder eine Route unter Beachtung bestimmter gewünschter Kriterien
- Daten-Signale - ermöglicht. Bei einer solchen Ausführungsform bedarf es keiner zusätzlichen
Ortungsvorrichtung beim Reinigungsroboter.
[0030] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Teach-In-System in der Lage mittels
der eigenen Navigationseinrichtung eine relative bzw. absolute Position des Reinigungsroboters
bezüglich der Teach-In-Vorrichtung zu bestimmen. Je nachdem, ob sich der Reinigungsroboter
an einem bestimmten, d.h. fixen Ort im Raum aufhält oder er bereits in Bewegung ist,
kann er mittels seiner Navigationseinrichtung eine absolute Position bestimmen - wenn
er sich an einem bekannten Referenzort befindet - oder eine relative Position, wenn
er sich außerhalb des bekannten Referenzorts oder sich in Bewegung befindet. Dadurch
ist eine Orientierung des Reinigungsroboters und Ortung der Teach-In-Vorrichtung immer
gewährleistet.
[0031] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Teach-In-Systems ist die Navigationseinrichtung
ausgebildet, eine relative Position des Reinigungsroboters mittels einer vorgegebenen
Karte seines Wirkungsumfelds zu bestimmen. Der Reinigungsroboter verfügt demnach bereits
über eine Aufstellung der Orts-Koordinaten des Umfelds bzw. aller Flächen, die es
zu reinigen gilt. Mittels der Teach-In-Vorrichtung werden demnach nur Bereiche innerhalb
einer dem Reinigungsroboter bereits bekannten Karte bzw. einer Liste von Orts-Koordinaten
an- bzw. vorgegeben. Die daraus resultierenden zu reinigenden oder zu ignorieren dem
Flächenbereiche stellen demnach Schnittmengen der ermittelten Orts-Koordinaten der
Teach-In-Vorrichtung mit Orts-Koordinaten der vorgegebenen Karte dar.
[0032] Im Sinne der Erfindung umfasst die Bezeichnung Reinigungsroboter auch alle autonom
agierenden Staubsauger und alle Bauformen von Staubsaugern, einschließlich Kanisterstaubsauger,
Stabstaubsauger, Tischstaubsauger und Upright-Sauger. Der Staubsauger kann ein Trocken-
und/oder ein Nassstaubsauger sein und sowohl mit Staubbeuteln oder beutellos, z.B.
nach dem Wirbelabscheideverfahren mit einer Staubabscheideeinheit arbeiten.
[0033] Eine zu reinigende Fläche im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise
eine Fläche von Bodenbelägen, die von Personen gewöhnlich mit den Füßen betreten wird,
also beispielsweise ein Beton- oder ein Parkettboden, ein mit Platten, z.B. Steinplatten
oder Keramikplatten belegter Boden oder ein mit Auslegeware, z.B. einem Teppich, Filz,
oder elastischen Polymer wie etwa Neopren belegter Boden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0034] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend an Hand von in der Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt
ist, näher beschrieben.
[0035] Es zeigt schematisch:
- Fig. 1
- eine Teach-In-Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zum Programmieren
und Steuern eines Reinigungsroboters anhand eines Verfahrens gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform.
[0036] Die Bezugszeichen in sämtlichen Ansprüchen haben keine einschränkende Wirkung, sondern
sollen lediglich die Lesbarkeit der Ansprüche verbessern. Bei der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen
gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Ausführliche Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen
[0037] In Fig. 1 wird zur vereinfachten Erläuterung der Funktion einer Teach-In-Vorrichtung
1 und eines Verfahrens zum Programmieren eines Reinigungsroboters 10 mittels der Teach-In-in-Vorrichtung
1 dargestellt, dass sowohl die Teach-In-Vorrichtung 1 als auch der Reinigungsroboter
10 im Zusammenspiel als Teach-In-System zeigt. Die Teach-In-Vorrichtung 1, dient einer
genauen Abgrenzung bzw. Eingrenzung eines Bereichs 14, dem der Reinigungsroboter 10
bei seinem Betrieb, bzw. beim Reinigen, besondere Aufmerksamkeit schenken soll. So
kann mittels der Teach-In-Vorrichtung 1 ein eingegrenzter Bereich 14 definiert werden,
der besonders sorgfältig, intensiv, oder entsprechend eines bestimmten Reinigungsprogramms
des Reinigungsroboters 10 zu behandeln ist. Ebenso kann ein abgegrenzter Bereich 14
als Bereich gekennzeichnet werden, der von dem Reinigungsroboter 10 ignoriert, d.h.
nicht gereinigt werden soll. Bei dem von der Teach-In-Vorrichtung 1 ein- oder abgegrenzten
Bereich 14 handelt es sich um eine zu reinigende Fläche bzw. einen Bodenbelag der
im Wesentlichen eben verläuft. Mittels der Teach-In-Vorrichtung 1 lässt sich ein Bereich
14 mehrfach abgrenzen, so dass zum einen der zu reinigende im Bereich in einem ersten
Schritt definiert wird und nachträglich beispielsweise ein Anfahrtsbereich 15 definiert
wird, der dem Reinigungsroboter 10 vorgibt, an welcher Stelle sich ein Zugang zum
abgegrenzten Bereich 14 befindet. Beispielsweise können so auch Flächen unterhalb
eines Freischwinger-Stuhls gereinigt werden oder Bereiche unterhalb von Möbeln angefahren
werden, bei denen eine Zufahrt nur von einem bestimmten Bereich der Fläche aus, unterhalb
des Möbelstücks möglich ist. Dadurch gelingt es auf einfache Art und Weise eine besonders
effektive Programmierung des Reinigungsroboters 10 vorzunehmen. Darüber hinaus interagiert
ein Benutzer bei der Verwendung der Teach-In-Vorrichtung 1 intuitiv mit dem Reinigungsroboter
10.
[0038] Die in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Teach-In-Vorrichtung 1 weist ein
Gehäuse 2 auf, das die Form eines Stiftes hat. Dabei entsprechen die Abmessungen des
Gehäuses 2 in etwa den Abmessungen eines herkömmlichen Kugelschreibers oder Filzstiftes.
Mittels der Teach-In-Vorrichtung 1 wird auf der zu reinigenden Fläche bzw. dem Bodenbelag
ein Bereich abgegrenzt, indem - ähnlich dem Malen mit Kreide auf einem Boden - mit
dem Stift bzw. der Teach-In-Vorrichtung 1 der Boden abgegrenzt bzw. abgetastet wird.
Die Teach-In-Vorrichtung 1 kann zur Erleichterung des Abgrenzen des Bereichs 14 über
eine teleskopischer Schiene - hier nicht gezeigt - verfügen, die eine Verlängerung
des Stifts 1 bzw. der Teach-In-Vorrichtung 1 ermöglicht. Des Weiteren verfügt die
Teach-In-Vorrichtung 1 über eine Signaleinrichtung 3 über die die Teach-In-Vorrichtung
1 Daten-Signale 4 an eine Empfangseinrichtung 11 des Reinigungsroboters 10 übertragen
kann. Die Daten-Signale 4 enthalten zusätzliche Informationen über die Beschaffenheit
des Bodens bzw. des Bodenbelags, und/oder eines Verschmutzungsgrades und dergleichen.
Bei der vorliegenden dargestellten Ausführungsform werden die Daten-Signale 4 anhand
optischer-Signale, nämlich von IR-Strahlen an den Reinigungsroboter 10 übertragen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die übertragenen Daten-Signale
Funk-Signale oder Laser-Strahlen sein. Die Übertragung mittels IR-Strahlen, d.h. Infrarot-Strahlen,
ist besonders kostengünstig, da nur wenige Bauteile erforderlich sind und diese leicht
zu beschaffen sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform in Fig. 1 weist die Teach-In-Vorrichtung
1 eine IR-LED 7 auf, die ihr Licht auf einen Reflexionskegel 8 abstrahlt, der das
Licht allseitig und radial zum Umfang des Gehäuses 2 reflektiert, damit dieses in
alle Richtungen ausgebreitet werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist das Gehäuse umfangsseitig in Höhe des Reflexionskegels 8 eine lichtdurchlässige
Wand 9 auf. Dadurch, dass sich das Licht in jede Richtung umfangsseitig ausbreiten
kann, kann sichergestellt werden, dass die als Stift 1 ausgebildete Teach-In-Vorrichtung
1 nicht in eine bestimmte Richtung zum Reinigungsroboter 10 ausgerichtet werden muss,
damit die Empfangseinrichtung 11 des Reinigungsroboters 10, die mittels IR-Strahlen
übertragenen Daten-Signale 4 empfangen kann.
[0039] Um die Teach-In-Vorrichtung 1 besonders flexibel einsetzen zu können weist die in
der Fig. 1 dargestellte Teach-In-Vorrichtung 1 des Weiteren eine Steuerungseinrichtung
5 auf, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als manueller Modus-Wahlschalter
5 ausgebildet ist. Je nach Bedarf kann ein Benutzer damit bestimmte Reinigungsprogramme
auswählen. Die getroffene Wahl wird mittels der Daten-Signale 4 von der Teach-In-Vorrichtung
1 an den Reinigungsroboter 10 übermittelt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
weist die Teach-In-Vorrichtung 1 an der Berührungsstelle der Teach-In-Vorrichtung
1 mit dem Boden einen Bodensensor 6 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht
der Bodensensor 6 der mit dem Boden in Berührung tretenden Stiftspitze der Teach-In-Vorrichtung
1. Der Bodensensor 6 ist eingerichtet, einen Zustand der Signaleinrichtung 3 zu aktivieren
oder zu ändern, wenn der Bodensensor 6 Berührung zum Boden hat. Dabei kann der Bodensensor
6 zusätzlich oder alternativ über mehrere Sensoren verfügen, die eine Analyse des
Verschmutzungsgrades bzw. des Bodenbelags erlauben, wobei dadurch automatisch eine
Auswahl eines Reinigungsprogramms vorgenommen und an den Reinigungsroboter 10 übertragen
werden kann. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt ein Abstrahlen
der Daten-Signale 4 erst bei Berührung des Bodensensors 6 der Teach-In-Vorrichtung
1 mit dem Boden beim Abgrenzen des Bereichs 14 bzw. 15. Die Verwendung von mehr als
einem Bodensensor 6 erlaubt auch sicherzustellen, dass das richtige Reinigungsprogramm
ausgewählt wurde - das gilt für die manuelle Auswahl wie für die automatische Auswahl
gleichermaßen, die Mittels des Bodensensors 6 getroffen wurde. Vorzugsweise ist der
Bodensensor 6 als Taster und/oder Schalter ausgebildet, um beim Berühren des Bodens
einen Zustand der Signaleinrichtung 3 zu aktivieren oder zu ändern. In Abhängigkeit
einer Bodenbeschaffenheit werden durch die Signaleinrichtung 3 vorbestimmten Daten-Signale
4 ausgesandt, und der Steuerungseinrichtung 5 zur Programmierung des Reinigungsroboters
10 bereitgestellt. So lange der Bodensensor 6 mit dem Boden in Berührung steht ist
der Taster in der Lage die Signaleinrichtung 3 zu aktivieren oder zu ändern. Dabei
ist der Bodensensor 6 eingerichtet, auch kürzere berührungslose Latenzzeiten bei der
Übertragung von Daten-Signalen 4 zu überbrücken. Sofern alternativ oder zusätzlich
ein Schalter verwendet wird, kann dieser beispielsweise wie ein Kugelschreiber durch
Ausübung eines bestimmten Drucks auf dem Bodensensor 6 ein-geschaltet werden und sendet
so lange Daten-Signale 4 aus, bis durch erneute Ausübung eines bestimmten Drucks der
Schalter aus-geschaltet wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Bodenbereiche
unterbrechungsfrei markiert werden können.
[0040] Um genaue Orts-Koordinaten des von der Teach-In-Vorrichtung 1 abgegrenzten Bereichs
14, 15 erfassen bzw. ermitteln zu können, verfügt der Reinigungsroboter 10 über eine
Ortungsvorrichtung 12, mit deren Hilfe eine Position bzw. die Orts-Koordinaten der
Teach-In-Vorrichtung 1 lokalisiert, d.h. erfasst und ermittelt werden kann/können.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die Ortungsvorrichtung 12
im Reinigungsroboter 10 integriert. Vorzugsweise ist die Ortungsvorrichtung 12 Teil
einer Navigationseinrichtung 13 des Reinigungsroboters 10. Dadurch, dass die Navigationseinrichtung
13 bereits über eine Ortungsvorrichtung 12 verfügt, kann auf eine zusätzliche Ortungsvorrichtung
12 verzichtet werden, die nur dazu vorgesehen ist, die Teach-In-Vorrichtung 1 zu lokalisieren.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform reicht zum Lokalisieren der Teach-In-Vorrichtung
1 eine Ortungsvorrichtung 12 aus, die einen Richtungs- und einen Entfernungssensor
umfasst.
[0041] Eine Ortung beziehungsweise Lokalisierung der Teach-In-Vorrichtung 1 mittels der
Ortungsvorrichtung 12 ist in Fig. 1 als gestrichelte Linie zwischen Teach-In-Vorrichtung
1 und Reinigungsroboter 10 angedeutet.
[0042] Der Reinigungsroboter 10 verfügt über einen Speicher zum Speichern von Daten-Signalen
4 und/oder erfassten Orts-Koordinaten der Teach-In-Vorrichtung 1. Des Weiteren verfügt
der Reinigungsroboter 10 über eine Verarbeitungseinheit, mit deren Hilfe er die Daten-Signale
4 und/oder die erfassten und ermittelten Orts-Koordinaten verarbeitet. - nicht gezeigt
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Reinigungsroboters 10 ordnet eine Steuerungsvorrichtung
des Reinigungsroboters 10 - hier nicht gezeigt - dem Reinigungsroboter 10 Tätigkeiten
bzw. Aufgaben in Abhängigkeit der verarbeiteten Daten-Signale 4 und/oder der erfassten
und ermittelten Orts-Koordinaten des abgegrenzten Bereichs 14 bzw. 15 zu. Die ermittelten
Orts-Koordinaten der Teach-In-Vorrichtung 1 können eine relative oder absolute Position
des Reinigungsroboters 10 bezüglich der Teach-In-Vorrichtung 1 darstellen. Die auf
diese Art und Weise ermittelten Orts-Koordinaten bzw. Position/en der Teach-In-Vorrichtung
1 erlauben dem Reinigungsroboter 10 den abgegrenzten odereingegrenzten Bereich 14,
15 zu erkennen und entsprechend zu bearbeiten. Vorzugsweise weist der Reinigungsroboter
10 in einem Speicher seiner Navigationseinrichtung 13 eine Karte der gesamten zu reinigenden
Fläche auf, mit deren Hilfe eine genaue Zuordnung des abgegrenzten Bereichs 14, 15
möglich ist. Somit kann der abgegrenzte Bereich 14, 15 einer speziellen Behandlung
unterzogen werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Reinigungsroboters
10, der im Zusammenspiel mit der Teach-In-Vorrichtung 1 ein Teach-In-System bildet,
können Orts-Koordinaten-Karten der gesamten zu reinigenden Fläche dem Reinigungsroboter
10 über eine Schnittstelle eingegeben werden. Dadurch wird der Einsatz des Reinigungsroboters
10 bzw. des Teach-In-Systems noch flexibler und vielseitiger.
[0043] Der besondere Vorteil der oben genannten Ausführungsformen der Teach-In-Vorrichtung
1 bzw. des in einem Teach-In-System damit zusammenwirkenden Reinigungsroboters 10
liegt bei der intuitiven und interaktiven Programmierung durch den Benutzer in der
realen Welt, anstatt beispielsweise auf einer Orts-Koordinaten-Karte, die auf einem
Tablet-PC vorliegt. Dadurch ist das Teach-In-System auch noch besonders kostengünstig
und effizient.
[0044] Die Ausführungsbeispiele des vorstehend beschriebenen Reinigungsroboters 10 und dessen
Verfahren und System im Zusammenwirken mit dem Teach-In-Stift zu seiner Steuerung
lassen sich insbesondere auch auf alle autonom agierenden Staubsauger und alle Bauformen
von Staubsaugern, einschließlich Kanisterstaubsauger, Stabstaubsauger, Tischstaubsauger
und Upright-Sauger übertragen oder stellen solche Geräte dar. Die Staubsauger können
Trocken- und/oder Nassstaubsauger sein und sowohl mit Staubbeuteln oder beutellos,
z.B. nach dem Wirbelabscheideverfahren mit einer Staubabscheideeinheit arbeiten.
[0045] Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0046]
- 1
- Teach-In-Vorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Signaleinrichtung
- 4
- Daten-Signale / IR-Strahlen
- 5
- Steuerungseinrichtung
- 6
- Bodensensor
- 7
- IR-LED
- 8
- Reflexionskegel
- 9
- lichtdurchlässige Wand
- 10
- Reinigungsroboter
- 11
- Empfangseinrichtung
- 12
- Ortungsvorrichtung
- 13
- Navigationseinrichtung
- 14
- abgegrenzter Bereich
- 15
- Anfahrts- bzw. Auffahrtsbereich
1. Teach-In-Vorrichtung (1) für einen Reinigungsroboter (10) wobei die Teach-In-Vorrichtung
(1) umfasst:
- ein Gehäuse (2),
- eine Signaleinrichtung (3), die in dem Gehäuse (2) angeordnet und eingerichtet ist
vorbestimmte Daten-Signale (4) auszusenden, die von einer Empfangseinrichtung (11)
eines Reinigungsroboters (10) empfangen werden können,und
- eine Steuerungseinrichtung (5), die in dem Gehäuse (2) angeordnet und eingerichtet
ist, die vorbestimmten Daten-Signale (4) der Signaleinrichtung (3) einzustellen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Teach-In-Vorrichtung (1) einen Bodensensor (6) umfasst, der eingerichtet ist,
einen Zustand der Signaleinrichtung (3) zu aktivieren oder zu ändern, wenn der Bodensensor
(6) Berührung mit dem Boden hat.
2. Teach-In-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Daten-Signale (4) optische Signale und/oder Funk-Signale sind.
3. Teach-In-Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) der Teach-In-Vorrichtung (1) zumindest teilweise lichtdurchlässig
(9) ausgebildet ist.
4. Teach-In-Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) eingerichtet ist die vorbestimmten Daten-Signale (4)
manuell und/oder automatisch einzustellen.
5. Teach-In-Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodensensor (6) einen Drucksensor und/oder ein optischen Sensor und/oder ein
kapazitiven Sensor und/oder einen induktiven Sensor umfasst.
6. Teach-In-Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodensensor (6) als Taster und/oder Schalter ausgebildet ist.
7. Teach-In-Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teach-In-Vorrichtung (1) die Form eines Stifts aufweist.
8. Teach-In-Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, der Stift mittels eines Elements verlängerbar ist.
9. Teach-In-System mit einer Teach-In-Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen
Ansprüche 1 bis 8 und einem Reinigungsroboter (10) der umfasst:
- eine Ortungsvorrichtung (12) zum Erfassen von Orts-Koordinaten einer Teach-In-Vorrichtung
(1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9,
- zumindest eine Empfangseinrichtung (2), die eingerichtet ist, Daten-Signale (4)
der Teach-In-Vorrichtung (1) zu empfangen,
- einen Speicher zum Speichern von Daten-Signalen (4) und/oder Orts-Koordinaten der
Teach-In-Vorrichtung (1),
- eine Verarbeitungseinheit zum Auswerten der Daten-Signale (4) und/oder der Orts-Koordinaten,
und
- eine Steuerungsvorrichtung zur Zuordnung von Tätigkeiten des Reinigungsroboters
(10) in Abhängigkeit der verarbeiteten Daten-Signale (4) und/oder Orts-Koordinaten
der Teach-In-Vorrichtung (1).
10. Teach-In-System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungsvorrichtung (12) zumindest einen Richtungs- und einen Entfernungssensor
umfasst.
11. Teach-In-System nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungsvorrichtung (12) zum Erfassen von Orts-Koordinaten der Teach-In-Vorrichtung
(1) außerhalb des Reinigungsroboters (10) angeordnet ist
12. Teach-In-System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ortungsvorrichtung (12) Teil einer Navigationseinrichtung (13) des Reinigungsroboters
(10) ist.
13. Teach-In-System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Navigationseinrichtung (13) eingerichtet ist, eine relative und/oder absolute
Position des Reinigungsroboters (10) bezüglich der Teach-In-Vorrichtung (1) zu bestimmen.
14. Teach-In-System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Navigationseinrichtung (13) eingerichtet ist, die relative und/oder absolute
Position des Reinigungsroboters (10) bezüglich der Teach-In-Vorrichtung (1) mittels
einer vorgegebenen Karte seines Wirkungsumfelds zu bestimmen.
15. Verfahren zum Steuern eines Reinigungsroboter (10) eines Teach-In-Systems nach einem
der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 14, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Identifizieren einer bestimmten Teach-In-Vorrichtung (1) mittels einer Empfangseinrichtung
(12),
- Empfangen mittels der Empfangseinrichtung (12) von Daten-Signalen (4), die von der
bestimmten Teach-In-Vorrichtung (1) bereitgestellt werden,
- Erfassen und Ermitteln von Orts-Koordinaten der Teach-In-Vorrichtung (1) mittels
einer Ortungsvorrichtung (12) des Reinigungsroboters (10) zum Zeitpunkt des Empfangs
der Daten-Signale (4),
- Zuordnen der Daten-Signale (4) der Teach-In-Vorrichtung (1) einer durchzuführenden
Tätigkeit an der von der Ortungsvorrichtung (12) des Reinigungsroboters (10) ermittelten
Orts-Koordinaten der Teach-In-Vorrichtung (1).